CN105829697A - 双燃料喷射器 - Google Patents

Abstract

一种用于燃料喷射设施的双燃料喷射器（1），具有：一液体燃料?喷射单元（5），具有喷嘴针（7），该喷嘴针附属于双燃料喷射器（1）的液体燃料?喷嘴装置（9）并且该喷嘴针可以通过第一控制室（25）控制行程；一气体?喷射单元（39）具有气体?喷嘴针（41），该气体?喷嘴针附属于双燃料喷射器（1）的气体?喷嘴装置（43）并且该气体?喷嘴针通过第二控制室（57）控制行程；其中用于控制各自喷嘴针（7,41）的行程的第一控制室（25）和第二控制室（57）分别以控制流体加载并且还可以分别由第一控制室（25）和第二控制室（57）控制控制流体；其中，所述双燃料喷射器（1）具有控制流体储存器（73），来自第一控制室（25）的受控的控制流体可以加入到储存器里面；所述双燃料喷射器（1）设计成，以来自控制流体储存器（73）的控制流体加载第二控制室（57），用于控制气体?喷嘴针（41）的行程。

Description

双燃料喷射器

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于尤其内燃发动机的燃料喷射设施的双燃料喷射器。双燃料喷射器尤其通过射束点火-发动机使用，这些发动机除了以燃烧气体（和液体燃料-射束点火）的射束点火运行以外还有纯液体燃料运行。作为液体燃料例如可以由柴油燃料、重油或生物油。

背景技术

在这种双燃料喷射器中，它们为了（间接地）控制气体-喷射单元使用液体燃料（先导阀-执行机构-控制室原理），它们尤其由高压气体喷射结合通过液体燃料射束点火使用，有规律地且以不容忽视的量产生混合物泄漏，即通过各自的气体-喷嘴针的导向，通过它气体-喷嘴室与控制室连通。这个混合物泄漏的气体分量在分离器里面分离，其中液体燃料引回到油箱里面并且再压缩气体或者导入到发动机的进气管里面。这以不利的方式是费事的。

发明内容

由此提出本发明的目的是，给出一个双燃料喷射器，它有助于避免产生混合物泄漏。

这个目的通过权利要求1的特征得以实现。在其它权利要求中给出本发明的有利改进方案和实施例。

按照本发明建议一个双燃料喷射器（双燃料喷射器，尤其用于第一液体燃料和第二气体燃料）、尤其是柴油-气体喷射器。所述双燃料喷射器规定用于内燃机的燃料喷射设施，尤其例如用于气体-共轨喷射系统。所述燃料喷射器一般优选用于燃气发动机形式的内燃机，尤其以快燃或柴油发动机（具有内部的形成混合物）为基础，此外尤其以大型（柴油）发动机提供。所述双燃料喷射器除了机动车应用以外、尤其可以在载重汽车或船舶中应用，也用于在静止应用，例如热力发电或者工业领域。

优选提供所建议的双燃料喷射器不仅以纯液体燃料运行，而且以液体燃料/气体运行，以尤其任意的气体-液体燃料分量运行，尤其以射束点火方法。

按照本发明建议的双燃料喷射器具有一液体燃料-喷射单元，具有喷嘴针，该喷嘴针附属于双燃料喷射器的液体燃料-喷嘴装置或者液体燃料-喷射单元，并且该喷嘴针可以通过（双燃料喷射器的）第一控制室控制行程。根据喷嘴针的行程位置在喷射器上供给的液体燃料可以通过用于喷射过程的液体燃料喷嘴装置从喷射器带出，即到燃烧室里面，例如用于提供射束点火或者用于纯液体燃料喷射过程。优选所述液体燃料-喷射单元用于控制喷嘴针因此按照间接控制的喷射单元原理构成。

按照本发明建议的双燃料喷射器还具有一气体-喷射单元，具有气体-喷嘴针，该气体-喷嘴针附属于双燃料喷射器的气体喷嘴装或者气体-喷射单元，并且该气体-喷嘴针通过（双燃料喷射器的）第二控制室控制行程。与液体燃料-喷射单元类似，可以根据气体-喷嘴针的行程位置在喷射器上供给的燃烧气体通过气体-喷嘴装置对于气体喷射过程从喷射器中带出，即到燃烧室里面，尤其对于气体射束点火运行。优选所述气体-喷射单元与液体燃料-喷射单元一样为了控制气体-喷嘴针同样按照间接控制喷射单元原理工作。

所述气体-喷嘴针可以布置在液体燃料-喷射单元的喷嘴针的旁边或者与其同轴布置。优选所述气体-喷射单元通过许多气体-喷嘴针构成，即，尤其分别通过从属的第二控制室。在双燃料喷射器里面所述气体-喷射单元的多个喷嘴针最好包围液体燃料-喷射单元的喷嘴针（尤其以同心的、具有中心的液体燃料喷嘴针的环形布置）。这样能够实现结构空间上有利的喷嘴针布置，同时具有有利的360°燃烧室覆盖。

按照本发明所述双燃料喷射器还这样构造，用于控制各自喷嘴针行程的第一和第二控制室以控制流体（液压）加载（控制）并且还可以由第一和第二控制室分别受控地控制控制流体。在控制流体加载或者说控制各自的控制室时由此控制行程的喷嘴针可以压力加载（通过控制流体），因此在控制时卸载，即，在喷嘴针的远离喷嘴的端部上的端部侧。在本发明的范围内优选规定液体燃料（控制室共同地）作为控制流体，例如柴油。

按照本发明所述双燃料喷射器（以特征的方式）具有控制流体储存器，来自第一控制室的受控的控制流体可以加入到储存器里面，或者说在双燃料喷射器的液体燃料喷射运行时（单燃料/双燃料-液体燃料运行）。在此来自第一控制室的受控的控制流体尤其全部（且仅仅）输送到控制流体储存器，尤其通过在双燃料喷射器上第一控制室与控制流体储存器的适合的流体连接。

所述双燃料喷射器以特征的方式还设计成，用于控制气体-喷嘴针的行程以来自控制流体储存器的控制流体加载或控制各自的第二控制室（因此布置在第一与第二控制室之间的控制流体储存器可以称为中间储存器），尤其仅仅以来自控制流体储存器的控制流体并且还尤其在双燃料运行（气体/液体燃料）。为此仍然可以提供在双燃料喷射器上控制流体储存器与第二控制室的适合的流体连接。

在按照本发明的双燃料喷射器中在优选的实施例中尤其可以在喷射器上提供控制流体-流动路径或回路，该路径从燃料喷射器的高压端的入口导引到第一控制室和其下游或者说紧接着导引到控制流体储存器，从控制流体储存器导引到第二控制室并且接着导引到喷射器的低压端的（泄漏）出口。在此为了控制控制流体可以在第一控制室-控制流体储存器的流体连接中并且在第二控制室-低压端出口的流体连接中分别设置阀门（先导阀），由此可以有选择地分别中断这些流体连接。因此可以以微少的结构上的费用加工所述喷射器。

按照本发明的双燃料喷射器能够以有利简单的方式实现以与气体-喷射单元上的气体压力相适应的控制压力稳定加载第二控制室，并因此可以通过防止在第二控制室里面的气体或者在气体分量（气体-喷嘴室）里面的控制流体的过流防止在双燃料运行中形成混合物泄漏。因此本发明尤其能够在这种双燃料喷射器中使用，其中至少一气体-喷嘴针在气体-喷射单元的针导向里面导引，通过这种针导向使第二控制室与气体-喷射单元的气体-喷嘴室连通并且所述双燃料喷射器设计成，燃烧气体加入到气体-喷嘴室里面。

优选这样构成双燃料喷射器，尤其在双燃料运行中调整在控制流体储存器中的压力水平到气体-喷射单元的或者说气体-喷射单元上的（喷射）气体压力水平（一致的或者说基本一致的压力水平），例如调整到恒定的压力水平（例如供给-气体压力水平）或者变化的气体压力水平（例如即刻的喷射压力水平）。为此优选所述双燃料喷射器具有调节装置，尤其一阀门，它附属于控制流体储存器，例如布置在控制流体储存器上。在此所述调节装置、尤其自调节阀门和/或调压阀调整在控制流体储存器里面的控制流体的压力水平到气体-喷射单元上的气体压力水平上。对于利用阀门调节压力所述控制流体储存器例如可以（通过阀门）向着喷射器低压端减小压力地卸载。

在优选按照本发明的改进方案的范围内，所述双燃料喷射器或者尤其构成的喷射装置也可以设计成，调整控制流体储存器中的控制流体压力水平至少有时到略微在一压力水平以上的压力水平，以该压力水平提供用于通过气体-喷射单元喷射到气体-喷射单元上的气体。因此例如利用液体燃料有利地不费事地实现喷嘴针润滑。对于调整压力水平可以在燃料喷射器上设置如上所述的调节装置。

所述双燃料喷射器的另一优选的扩展结构规定，所述双燃料喷射器除了控制流体储存器以外还具有另一控制流体储存器，该储存器供给高压加载的控制流体。另一控制流体储存器在上述的控制流体流动回路里面优选布置在高压端的喷射器入口与第一控制室之间，该控制流体储存器尤其是燃料喷射器的（高压）燃料-独立蓄压器、尤其是独立蓄压器，通过它系统压力加载的燃料（对应于控制流体）也可以输送到液体燃料-喷射单元的喷嘴装置上。通过另一控制流体储存器第一控制室、即液体燃料-喷射单元在此以（高压加载的）控制流体控制或者说加载。优选不仅控制流体储存器而且另一控制流体储存器共同地布置在燃料喷射器的外壳里面。

此外为了有意识地避免混合物泄漏在本发明的范围内也有利地建议，所述气体-喷射单元具有用于受控地控制来自第二控制室的控制流体的控制阀或先导阀，该先导阀构造为3/2换向阀并且能够基本有利地没有短路泄漏地实现转换过程。

本发明另一优选扩展结构还规定，在控制流体储存器里面、替代或附加地例如在到控制流体储存器的流体连接里面容纳用于缓冲脉冲或压力冲击的装置。为了保持微小的压力振荡可以在控制流体储存器里面设置脉冲缓冲器，例如以波纹管或者薄膜的形式。

在本发明范围内还建议一种具有至少一个如上所述的双燃料喷射器的燃料喷射设施。该燃料喷射设施最好设计成，作为控制流体提供高压加载的液体燃料给至少一双燃料喷射器，尤其由用于液体燃料的燃料箱并且还通过后置于燃料箱的高压产生装置。在此所述燃料喷射设施优选也设计成，在控制流体储存器里面对于气体喷射运行调整在双燃料喷射器上供给的控制流体的高压水平以下的压力水平，尤其是与气体-喷射单元上的气体压力水平相适应的压力水平。

所述燃料喷射设施还设计成，使双燃料喷射器在射束点火运行中和/或在液体燃料运行中运行。在此所述气体-喷射单元在射束点火运行中尤其通过控制流体储存器控制。

附图说明

由下面本发明实施例描述、利用示出本发明重要细节的附图并且由权利要求给出本发明的其它特征和优点。各个特征可以分别独立地或者以许多任意的组合在本发明的变体中实现。

下面借助于附图进一步说明本发明的优选实施例。附图示出：

图1按照本发明的可能的实施例的双燃料喷射器的示例和示意图。

在下面的描述和附图中相同附图标记对应于相同或类似功能的元件。

具体实施方式

图1示出用于内燃机（内燃发动机）的燃料喷射设施的按照本发明的双燃料喷射器1（双燃料喷嘴或双燃料喷射器），优选用于气体-共轨喷射系统。双燃料喷射器1对于喷射运行提供第一液体燃料（尤其是柴油燃料）和第二气体燃料（燃烧气体），即不仅用于以液体燃料的单燃料运行，而且用于以燃烧气体和液体燃料射束点火的双燃料运行。

双燃料喷射器1在喷射器外壳3里面具有液体燃料-喷射单元5，具有喷嘴针7，它附属于双燃料喷射器1的液体燃料喷嘴装置9。喷嘴针7容纳在液体燃料-喷射单元5的轴向孔11里面，它同时作为喷嘴针7的导向。

在靠近喷嘴的轴向孔11端部上形成液体燃料-喷射单元5的喷嘴室13，来自燃料喷射器1的独立蓄压器15的高压加载的液体燃料加入到喷嘴室里面，即，通过高压燃料管道17。根据喷嘴针7的行程位置（打开位置/闭合位置），喷嘴针在其靠近喷嘴的端部上可以相对于阀座19起作用，来自喷嘴室13的燃料通过液体燃料喷嘴装置9的至少一喷射孔排出，即用于喷射过程。独立蓄压器15例如可以通过继电器或者燃料喷射设施的高压泵21供给，即，通过喷射器1的高压端的燃料入口23入流。在此施加的压力水平能够超过2000或者甚至2500bar的系统压力。

在轴向行程位移的喷嘴针7的远离喷嘴的端部上形成双燃料喷射器1的第一控制室25，用于可以控制喷嘴针7的行程，而且还与喷嘴针弹簧27（闭合弹簧）功能连接。第一控制室25在独立蓄压器15一侧以高压加载的液体燃料形式的控制流体加载，为此（输入）流体连接29配有输入节流阀31。从第一控制室25控制流体通过另一（排出）流体连接33也可以通过排出节流阀35控制，其中另一流体连接33通过双燃料喷射器1或液体燃料-喷射单元5的第一先导阀37有选择地中断（用于受控地控制）。第一先导阀37在结构上简单地可以由2/2换向阀提供，尤其作为电磁致动的阀门。

与液体燃料-喷射单元5构成类似，双燃料喷射器1在喷射器外壳3里面还具有气体-喷射单元39，具有气体-喷嘴针41，它附属于双燃料喷射器或气体-喷射单元39的气体-喷嘴装置43。气体-喷嘴针41容纳在气体-喷射单元39的轴向孔45里面，该轴向孔45同时作为气体-喷嘴针41的导向。

在靠近喷嘴的轴向孔45端部上形成气体-喷射单元39的气体-喷嘴室47，例如来自燃料喷射设施的燃烧气体储罐49或者其燃烧气体供给的高压加载的、气体形的燃烧气体形式的燃料加入到气体-喷嘴室里面，即通过燃烧气体管道51。根据气体-喷嘴针41的行程位置（打开位置/闭合位置），气体-喷嘴针在其靠近喷嘴的端部上可以相对于阀座53起作用，来自喷嘴室47的燃烧气体通过气体-喷嘴装置43的至少一喷射孔排出，即用于气体-喷射过程（在内燃机的燃烧室里面）。在通过喷射器1的燃烧气体入口55供给燃烧气体的范围内可以保持在气体-喷嘴室47上的例如300bar的压力水平。

在远离喷嘴的轴向行程位移的气体-喷嘴针41端部上形成双燃料喷射器1的第二控制室57，用于可以控制气体-喷嘴针41的行程，而且还与喷嘴针弹簧59功能结合。第二控制室57与第一控制室25一样以液体燃料形式的控制流体加载，为此（输入）流体连接61配有输入节流阀63。从第二控制室57控制流体通过另一（排出）流体连接65也可以通过排出节流阀67控制，即，向着喷射器1的低压侧ND，其中另一流体连接65通过双燃料喷射器或者气体-喷射单元的第二先导阀69有选择地中断（用于受控的控制）。第二先导阀69可以在结构上简单地由2/2换向阀提供，尤其作为电磁致动的阀门。替代并且伴随有利的可忽略的短路泄漏第二先导阀69可以由3/2换向阀提供。

与在液体燃料-喷射单元5中一样，在气体-喷射单元39中间接地通过控制室57的加载和卸载（通过控制流体）控制喷嘴针41的行程，清楚地看出泄漏路径71（尺寸过大地表示），通过它气体-喷嘴室47与第二控制室57相互连通。沿着或者通过这种泄漏路径71在现有技术中燃烧气体与控制流体或者液体燃料可以混合，因此引起混合物泄漏。

如同图1所示，双燃料喷射器1按照本发明具有控制流体储存器73（燃料（中间）储存器），在其中可以加入来自第一控制室25的液体燃料形式的受控的控制流体。为此来自第一控制室25的另一流体连接33（具有排出节流阀35）导引、即连通到控制流体储存器73，另一流体连接通过第一先导阀37有选择地中断。在控制范围内（第一控制室25卸载）从第一控制室25排出的控制流体顺流地通过另一流体连接33进入到控制流体储存器73里面。换言之，双燃料喷射器1设计成，通过来自第一控制室25的受控泄漏或者通过来自液体燃料-喷射单元5的受控泄漏充满控制流体储存器73。当喷射预存储的点火油量时，在使用时通过燃料喷射设施例如在每次加入气体到燃烧室里面之前开始充满过程。与独立蓄压器15一样，控制流体储存器73也优选容纳在双燃料喷射器1的外壳3里面。

要注意，控制流体储存器73的容积应该对应于气体-喷射单元39的喷射结果的受控泄漏容积的约50至100倍。尤其在双燃料喷射器1的扩展结构中，其中第二先导阀69由3/2换向阀提供，它有利地在控制流体储存器73里面只引起微小的压力降（在通断过程中），控制流体储存器73例如也可以是更小容积的，即，节省结构空间。

如同图1还看到的那样，双燃料喷射器1还设计成，使第二控制室57以来自控制流体储存器73的控制流体加载，用于控制气体-喷嘴针41的行程。从控制流体储存器73取出的用于控制流体-加载第二控制室57的控制流体通过输入-流体连接61（具有节流装置63）输送到第二控制室57，该输入-流体连接使控制流体储存器73与第二控制室57连通地连接。

设置控制流体储存器73能够有利地使用那个用于控制气体-喷射单元39的控制流体，该控制流体也用于液体燃料-喷射单元5（液体燃料），但是基于与其不同的、更低的压力水平（比在液体燃料-喷射单元5中）。通过更低的压力水平现在可以更有效地避免控制流体溢流到气体-喷射单元39的气体-喷嘴室47里面，即沿着泄漏路径71。

优选调整在控制流体储存器73里面的压力水平，该压力水平对应于在气体-喷射单元39上的气体-压力水平（喷入压力）。在此也有效地避免气体溢流到第二控制室57里面。为了提供这个功能性双燃料喷射器1优选具有阀门75、尤其附属于控制流体储存器73的阀门75，通过该阀门使控制流体储存器73里面的压力调节到气体压力的压力水平上。阀门75优选是自调节的阀门、尤其是调压阀，作为输入参数在控制流体储存器73里面的瞬时存在的压力可以输送到调压阀，附加地例如在气体-喷射单元39上事实上的气体压力值，见图1中的虚线的信号导线。例如可以规定，调节控制流体储存器压力到一固定值（恒定值调节），跟随例如对应于给定的气体-供给压力（例如300bar）或者瞬时值，例如当压力在局部负荷匹配时要下降（例如150bar）的时候。

通过阀门75例如可以至少有时也调整在控制流体储存器73里面的压力水平，该压力水平略微位于气体-喷射单元39上的气体-（喷射）压力水平以上。在此来自第二控制室57的产生的液体燃料泄漏（控制流体-泄漏）在这种情况下可以有利地用于润滑气体-喷嘴针41。

尤其起到压力降低作用的阀门75优选布置在流体连接77里面，它从控制流体储存器73导引到喷射器-低压端（泄漏）ND。

如同在图1中看到的那样，控制流体储存器73还优选具有用于缓冲脉冲的装置79，该装置布置在控制流体储存器外壳81里面。用于缓冲脉冲的装置79可以利用波纹管，替代或附加地例如利用薄膜或者活塞装置。此外可以设想缓冲脉冲装置的其它扩展结构形式。尤其由于在控制流体储存器73里面比高压水平（例如2000至2500bar）或者系统压力水平降低的压力水平有利地没有问题地在控制流体储存器73里面使用这种缓冲装置。

在本发明的范围内还建议，使气体-喷射单元39的控制量的比例以液体燃料-喷射单元5的为基础保持尽可能的小。此外规定，这样设计输入和排出节流阀的节流协调性，使通过来自第一控制室25的每次点火油喷射控制的泄漏量（控制流量）至少对应于用于气体-喷射单元39的1.2倍必需的控制泄漏。

通过所建议的双燃料喷射器1除了避免混合物泄漏以外也可以有效地抵制产生气体泄漏。由于通过本发明调整的、在气体-喷嘴针41（控制室57/喷嘴室47）的相反端部上的相同压力水平还可以更好地协调气体针41上的力平衡。

Claims (12)

1.一种用于燃料喷射设施的双燃料喷射器（1），具有：

-一液体燃料-喷射单元（5），具有喷嘴针（7），该喷嘴针附属于双燃料喷射器（1）的液体燃料-喷嘴装置（9）并且该喷嘴针可以通过第一控制室（25）控制行程；

-一气体-喷射单元（39），具有气体-喷嘴针（41），该气体-喷嘴针附属于双燃料喷射器（1）的气体-喷嘴装置（43）并且该气体-喷嘴针通过第二控制室（57）控制行程；

-其中用于控制各自喷嘴针（7,41）行程的第一控制室（25）和第二控制室（57）分别以控制流体加载并且还可以由第一控制室（25）和第二控制室（57）分别控制控制流体；其特征在于，

-所述双燃料喷射器（1）具有控制流体储存器（73），来自第一控制室（25）的受控的控制流体可以加入到该控制流体储存器里面；

-所述双燃料喷射器（1）设计成，以来自控制流体储存器（73）的控制流体加载第二控制室（57），用于控制气体-喷嘴针（41）的行程。

2.如权利要求1所述的双燃料喷射器（1），其特征在于，

-所述双燃料喷射器（1）设计成，调整控制流体储存器（73）中的控制流体的压力水平到一压力水平，以该压力水平提供用于通过气体-喷射单元（39）喷射到气体-喷射单元的气体；和/或

-所述双燃料喷射器（1）设计成，调整控制流体储存器（73）中的控制流体的压力水平至少有时到略微在一压力水平以上的压力水平，以该压力水平提供用于通过气体-喷射单元（39）喷射到气体-喷射单元的气体。

3.如上述权利要求中任一项所述的双燃料喷射器（1），其特征在于，

-所述双燃料喷射器（1）具有一阀门（75），利用它可以调整控制流体储存器（73）里面的压力水平。

4.如上述权利要求中任一项所述的双燃料喷射器（1），其特征在于，

-所述双燃料喷射器（1）具有另一控制流体储存器（15），该储存器供给高压加载的控制流体；

-第一控制室（25）以来自该另一控制流体储存器（15）的控制流体加载。

5.如上述权利要求中任一项所述的双燃料喷射器（1），其特征在于，

-所述双燃料喷射器（1）设计成，为了控制气体-喷嘴针（39）行程以来自控制流体储存器（73）的控制流体加载第二控制室（57）和/或气体-喷射单元（39），其中在控制流体储存器（73）里面的控制流体-压力水平比用于控制液体燃料-喷射单元（5）的控制流体-压力水平降低。

6.如上述权利要求中任一项所述的双燃料喷射器（1），其特征在于，

-所述气体-喷射单元（39）具有用于控制来自第二控制室（57）的控制流体的先导阀（69）；

-所述先导阀（69）是3/2换向阀。

7.如上述权利要求中任一项所述的双燃料喷射器（1），其特征在于，

-所述控制流体储存器（73）的容积对应于通过第二控制室（57）控制的气体-喷射单元（39）的喷射结果的控制流体容积的50倍至100倍。

8.如上述权利要求中任一项所述的双燃料喷射器（1），其特征在于，

-在控制流体储存器（73）里面容纳用于缓冲脉冲的装置（79）。

9.如上述权利要求中任一项所述的双燃料喷射器（1），其特征在于，

-所述双燃料喷射器（1）具有一流体连接（33）和/或一有选择地中断的流体连接（33），通过它可以加入来自第一控制室（25）的受控控制流体到控制流体储存器（73）里面；和/或

-所述双燃料喷射器（1）具有流体连接（61），通过它以来自控制流体储存器（73）的控制流体加载第二控制室（57）。

10.一种燃料喷射设施，其特征在于，

-所述燃料喷射设施具有至少一如上述权利要求中任一项所述的双燃料喷射器（1）。

11.如权利要求10所述的燃料喷射设施，其特征在于，

-所述燃料喷射设施设计成，作为控制流体提供高压加载的液体燃料给双燃料喷射器（1），

-所述燃料喷射设施设计成，在控制流体储存器（73）里面对于气体喷射运行调整压力水平在双燃料喷射器（1）上供给的控制流体的高压水平以下。

12.如权利要求10或11所述的燃料喷射设施，其特征在于，

-所述燃料喷射设施设计成，使双燃料喷射器（1）在射束点火运行中和/或在液体燃料运行中运行，其中所述气体-喷射单元（39）在射束点火运行中通过控制流体储存器（73）控制。